1323-機(jī)械手-液壓機(jī)械手,機(jī)械手,液壓 機(jī)械工程系,機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè) 論文答辯,工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)液壓原理及傳動(dòng)設(shè)計(jì),學(xué)生：李剛 指導(dǎo)老師：丁蘭英,目錄,引言 第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)要求分析 第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章 集成塊的設(shè)計(jì) 第四章 液壓集成塊CAD技術(shù) 參考文獻(xiàn),引言,工業(yè)機(jī)器人一般指用于機(jī)械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品（電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)）、化工等行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè),第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)要求分析,1.設(shè)計(jì)目的和要求 上下料用機(jī)械手能在不同高度與不連續(xù)的工作臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件的重復(fù)取放，代替人工勞動(dòng)，減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)品和工人的質(zhì)量與安全。,2.機(jī)械手簡(jiǎn)介與分析,1.坐標(biāo)形式分析 上下料用機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)形式，主要的組成部分有：升降機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，手臂伸縮結(jié)構(gòu)等，在這三中機(jī)構(gòu)中采用液壓驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)方式，能保證機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)的緊湊性，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)以及可以方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。,2.運(yùn)動(dòng)分析,如圖所示，機(jī)械手在工作過(guò)程中需三種運(yùn)動(dòng)，其中手臂的伸縮和立柱的升降為兩種直線運(yùn)動(dòng)，而手臂的回轉(zhuǎn)為圓周運(yùn)動(dòng)，所以采用圓柱坐標(biāo)形式。其特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，手臂運(yùn)動(dòng)范圍大，有較高的定位準(zhǔn)確度。,,3.機(jī)械手的工作范圍,機(jī)械手在水平方向上的伸縮范圍為至兩個(gè)不同高度的工作臺(tái)的距離，手臂伸縮總行程為：300--500mm，手臂回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)范圍為：0--240度，立柱升降的垂直方向的距離為兩工作臺(tái)的高度差，總行程為 ： 0--200mm,第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),1.根據(jù)工作要求確定一個(gè)工作循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 2.據(jù)工作循環(huán)過(guò)程確定系統(tǒng)工況分析圖 3.擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖 4.根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標(biāo)準(zhǔn)的液壓元件 5 液壓缸尺寸的確定及安全強(qiáng)度的校核,1.確定一個(gè)工作循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,1.手臂位于初始位置（1） 2.手臂伸長(zhǎng)至工作臺(tái)（1） 3.手指抓取工件 4.手臂縮回 5.立柱升高至至工作臺(tái) 6.手臂回轉(zhuǎn)角度α至位置（2） 7.手臂伸長(zhǎng)并釋放工件 8.手臂縮回 9.手臂回轉(zhuǎn)角度 —α，至位置（1） 10.立柱下降至工作臺(tái)（1）,,工作行程范圍： 角度0-240度 手作工作范圍200mm 高度工作范圍 200mm,2.? 分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程確定系統(tǒng)工況分析圖,,3. 擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖,1. 根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的工作完成步驟，選擇合適的液壓缸。伸縮運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng) 選擇單桿活塞液壓缸，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選擇擺動(dòng)液壓缸，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)效果。,2.液壓回路的選擇 確定液壓執(zhí)行元件以后，根據(jù)設(shè)備的共組特點(diǎn)和工作要求確定對(duì)主要性能起決定性影響的主要回路，機(jī)械手液壓系統(tǒng)主要有針對(duì)伸縮運(yùn)動(dòng)，升降運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主要運(yùn)動(dòng)回路。,綜合以上的動(dòng)作，原理以及元件，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。下圖為本機(jī)械手液壓系統(tǒng)的工作原理圖,,2.5 液壓缸尺寸的確定及安全強(qiáng)度的校核,1.伸縮液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.擺動(dòng)缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,第三章 集成塊的設(shè)計(jì),1 設(shè)計(jì)分析 2 根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 3 下面為集成塊的設(shè)計(jì)步驟 4 液壓集成塊的加工工藝,2 根據(jù)具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,上下料用的機(jī)械手液壓系統(tǒng)的集成塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)見(jiàn)集成塊裝配圖，它包括地板塊，升降機(jī)構(gòu)控制集成塊，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制集成塊，伸縮機(jī)構(gòu)控制集成塊以及頂蓋等五個(gè)集成塊組成 。 下面針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的伸縮缸液壓控制回路集成塊為例子，具體說(shuō)明整個(gè)集成塊的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程：,3.液壓元件的選擇,為了能滿足整個(gè)循環(huán)的工作要求，則該回路共需四個(gè)液壓元件，有相關(guān)手冊(cè)查得它們的型號(hào)和規(guī)格，以及安裝底板在安裝這些元件時(shí)候應(yīng)考慮的油孔的相對(duì)位置情況等,3 下面為集成塊的設(shè)計(jì)步驟,確定通道的孔徑，集成塊上的公用通道，即壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及四個(gè)安裝孔，壓力油孔由液壓泵流量決定，本回路流量約為30 L/min 則取壓力油孔的孔徑為Φ12mm，回油孔和泄露油孔也取孔徑為Φ12mm。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定，由于所選液壓閥的通徑都為Φ10mm，則統(tǒng)一取孔徑為Φ12mm，方便加工。而孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）也取Φ12，并且要求用螺塞在集成塊表面堵死，不允許堵孔用的螺塞對(duì)其他的液壓元件和結(jié)合面有干涉作用。,3.集成塊上液壓元件的布置，把做好的液壓元件樣板在集成塊各個(gè)視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板以連接板為準(zhǔn)。,在布局時(shí)應(yīng)該避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分或元件想干涉，液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為最佳。如圖5所示，孔道相通的液壓元件應(yīng)該盡可能布置在同一水平面上，或在直徑d的范圍內(nèi)（如圖5 a）否則要鉆中間油孔（如圖5 b，c），不通油孔之間的最小壁厚h必須進(jìn)行強(qiáng)度校核（如圖5 d）。,,液壓元件在水平上的孔道若與公共油孔相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d的范圍（如圖5 a，b），否則要鉆中間孔道（如圖6 c），集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)相互垂直，不然也要鉆中間孔道（如圖6 d）。 設(shè)計(jì)專用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)該比裝在其上的液壓元件最大橫向尺寸大，以避免上下集成塊上的液壓元件相互干涉，影響集成塊組之間的緊固問(wèn)題。,,4.集成塊上液壓元件布置程序,電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分為三層進(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離，具體可參見(jiàn)圖6。溢流閥的先導(dǎo)閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。,第四章 液壓集成塊CAD技術(shù),液壓集成塊的CAD的研究與開(kāi)發(fā)已為液壓工程設(shè)計(jì)提供了有力的支持，但其發(fā)展?jié)摿€沒(méi)有充分發(fā)掘。由于液壓集成塊的高附價(jià)值，液壓集成塊CAD技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)不但能夠滿足個(gè)別企業(yè)液壓集成塊的專業(yè)急需，同時(shí)也有望走上商品化專業(yè)軟件市場(chǎng)。對(duì)液壓集成塊CAD技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)提出全面的商品化，工程化要求并采取有效的方法學(xué)，技術(shù)和工具，將液壓集成塊CAD技術(shù)應(yīng)用軟件推向用戶市場(chǎng)是液壓集成塊CAD領(lǐng)域的重要工作。,參考文獻(xiàn)：,[1]工業(yè)機(jī)器人 徐元昌編制 中國(guó)輕工業(yè)出版社 [2]液壓傳動(dòng)與控制 賈銘新主編 國(guó)防工業(yè)出版社 [3]液壓與氣壓傳動(dòng) 左健民主編 [4]機(jī)器人應(yīng)用技術(shù) 孟繁華編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 [5]機(jī)器人動(dòng)力學(xué) 趙錫編著 上海交通大學(xué) [6]. 機(jī)器人學(xué) 蔡自興著 清華大學(xué)出版社 [7]. 機(jī)器人和機(jī)械手控制系統(tǒng) 劉興良著 新時(shí)代出版社 [8]. 賈竹青. 液壓集成塊設(shè)計(jì)法分析.1998（1） [9]. 濮鳳根，胡偉民. 關(guān)于液壓集成塊CAD研究開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步探討. 1997 [10].Solomatine,D. Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4),